HP295性能優(yōu)化工藝實(shí)踐

摘要：HP295是一種常用的焊接氣瓶用鋼，在家用煤氣存儲(chǔ)中應(yīng)用廣泛。為了解決HP295使用過程中變形不均、沖壓開裂的問題，圍繞溫度制度、負(fù)荷分配、冷卻模式、層流側(cè)噴角度等方面采取針對(duì)性的優(yōu)化措施，使HP295性能綜合指標(biāo)顯著提高，產(chǎn)品加工性能也對(duì)應(yīng)提高，較好地滿足了用戶的使用要求。

關(guān)鍵詞：熱軋帶鋼；層流冷卻模式；性能優(yōu)化；HP295；煤氣存儲(chǔ) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG335 文章編號(hào)：1009-2374（2015）30-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.015

1 概述

焊接氣瓶鋼板是指厚度為2.5～6.0mm的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)銅和低合金結(jié)構(gòu)熱軋鋼板，焊接氣瓶要求具有一定的塑性和強(qiáng)度，加工時(shí)先進(jìn)行一次冷沖壓成型，然后利用焊接成型。液化石油氣瓶產(chǎn)品規(guī)格為50kg、30kg、15kg、10kg、5kg和2kg級(jí)，在鋼瓶的總生產(chǎn)量中，家庭型15kg級(jí)鋼瓶的生產(chǎn)量占98%～99%，15kg級(jí)鋼瓶年產(chǎn)1500～1600萬只，30kg級(jí)鋼瓶年產(chǎn)20萬只。HP295是一種常用的氣瓶用鋼，主要用于家用煤氣的存儲(chǔ)，隨著我國(guó)石油天然氣工業(yè)的發(fā)展，該產(chǎn)品得到了比較廣泛的使用。濟(jì)鋼焊瓶鋼產(chǎn)品自開發(fā)之后，一段時(shí)間出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大的問題，用戶使用過程中出現(xiàn)變形不均、沖壓開裂的現(xiàn)象，為此針對(duì)產(chǎn)量最大的焊瓶鋼——HP295采取了一系列工藝措施，提高焊瓶鋼屈強(qiáng)比、延伸率等主要性能指標(biāo)，滿足了用戶的使用要求。

2 性能優(yōu)化措施制定

性能存在的問題主要為屈強(qiáng)比和延伸余量小、屈服強(qiáng)度偏高，因此將性能提升的方向確定為降低屈強(qiáng)比、提高延伸率。

2.1 溫度優(yōu)化

2.1.1 加熱溫度優(yōu)化。板坯經(jīng)過加熱、冷卻過程，其中的奧氏體經(jīng)過再結(jié)晶過程，因而組織晶粒尺寸更小，并且分布更為均勻。加熱溫度和加熱時(shí)間工藝參數(shù)制定時(shí)，既要考慮到節(jié)約能源，防止由于過熱或加熱時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致出現(xiàn)異常組織，又要保證加熱充分、組織均勻。綜合考慮組織和成本因素，將出鋼溫度由1220℃調(diào)整為1180℃。冷料加熱最小時(shí)間由140min調(diào)整為100min。

2.1.2 終軋溫度優(yōu)化。終軋溫度也是帶鋼軋制的一個(gè)重要工藝參數(shù)。終軋溫度越高，帶鋼內(nèi)部組織再結(jié)晶越充分，分布也更均勻；終軋溫度越低，再結(jié)晶的部分將增加，同時(shí)缺陷組織增多，強(qiáng)度有所降低。在滿足強(qiáng)度要求的前提下，終軋溫度適當(dāng)提高時(shí)可提高帶鋼的擊韌性，對(duì)降低屈強(qiáng)比也有利。綜合考慮上述因素，將終軋溫度由860℃調(diào)整為870℃。

2.2 負(fù)荷分配優(yōu)化

精軋負(fù)荷分配主要是確定各道次的壓下量，在滿足個(gè)機(jī)架軋制力滿足軋機(jī)能力的前提下，保證軋制穩(wěn)定和性能要求。因帶鋼存在溫降，前面機(jī)架溫度高、變形抗力小，后面機(jī)架溫度低、變形抗力大，一般負(fù)荷分配制定時(shí)遵循前大后小的原則。一般情況下，變形量越大，組織發(fā)生再結(jié)晶越充分，組織尺寸越小。為了保證焊瓶鋼軋制的穩(wěn)定性，為了保證精軋壓下率、改善屈強(qiáng)比，將中間坯厚度增加1mm，同時(shí)對(duì)壓下負(fù)荷分配系數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，F(xiàn)0～F6負(fù)荷分配系數(shù)調(diào)整為53、45、38、32、20、16、12。

2.3 層流冷卻模式優(yōu)化

屈強(qiáng)比是焊瓶鋼一個(gè)重要的加工性能指標(biāo)，國(guó)標(biāo)要求不大于0.8，屈強(qiáng)比數(shù)值越小，越有利于加工變形。HP295各個(gè)指標(biāo)中，屈強(qiáng)比是最難控制的指標(biāo)，且屈強(qiáng)比余量很小，因此將屈強(qiáng)比作為性能優(yōu)化的首要原則。研究實(shí)驗(yàn)表明，通過兩段冷卻能顯著降低屈強(qiáng)比，因此焊瓶鋼層流冷卻均采用兩段冷卻。

由式（1）和式（2）可以看出，晶粒尺寸對(duì)屈服強(qiáng)度的影響要高于對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響，從這個(gè)角度分析，如果要降低HP295的屈強(qiáng)比，可以通過粗化晶粒尺寸來實(shí)現(xiàn)，在宏觀上即是要降低屈服強(qiáng)度，把晶粒度控制在合適的范圍內(nèi)，因此，兩段冷卻模式進(jìn)一步優(yōu)化的原則為：在滿足屈服和抗拉要求的條件下，適當(dāng)增大鐵素體晶粒度尺寸。具體實(shí)施時(shí)，就是減小前段冷卻強(qiáng)度，使鐵素體在較高溫度下經(jīng)過充分空冷，然后再進(jìn)行第二次水冷，增大鐵素體晶粒尺寸。通過逐步調(diào)整優(yōu)化，將前段冷卻模式由第2組開6優(yōu)化為第2組開3、第3組開3。

2.4 層流側(cè)噴優(yōu)化

帶鋼層流冷卻過程是決定產(chǎn)品性能的重要環(huán)節(jié)，帶鋼表面殘留水對(duì)帶鋼性能的均勻性影響較大，故需要對(duì)層流側(cè)噴進(jìn)行優(yōu)化，帶鋼殘余冷卻水。層流側(cè)噴的目的是吹掃掉帶鋼上表面的層流水，使帶鋼沿寬度方向上的冷卻速度盡量均勻。側(cè)噴的力度取決于帶鋼表面的水受到的沿帶鋼寬度方向沖擊力的大小，在層流側(cè)噴壓力不變的條件下，提高側(cè)噴效果的措施就是設(shè)置合理的側(cè)噴參數(shù)，使噴出的水都打到帶鋼上，并且能均勻覆蓋整個(gè)帶鋼寬度。層流側(cè)噴優(yōu)化的關(guān)鍵為噴嘴在豎直面噴射角，參考文獻(xiàn)[5]中的側(cè)噴幾何關(guān)系對(duì)側(cè)噴參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。經(jīng)過測(cè)量，上噴嘴高度為220mm、下噴嘴高度為160mm，根據(jù)式（1）給出的關(guān)系式計(jì)算得出：上、下噴嘴角度分別在75°和80°左右時(shí)，上噴嘴負(fù)責(zé)吹掃與遠(yuǎn)處帶鋼區(qū)域，下噴嘴負(fù)責(zé)吹掃與近處帶鋼區(qū)域，側(cè)噴吹掃效果最好。

3 措施實(shí)施效果

措施實(shí)施后，性能優(yōu)化前后比較發(fā)現(xiàn)：優(yōu)化前屈服為392MPa，優(yōu)化后屈服為360MPa；優(yōu)化前抗拉為501MPa，優(yōu)化后抗拉為480MPa；優(yōu)化前屈強(qiáng)比為0.78，優(yōu)化后屈強(qiáng)比為0.75；優(yōu)化前延伸率為31%，優(yōu)化后延伸率為36%?？傮w來看，性能優(yōu)化前屈服余量較大、屈強(qiáng)比較高、延伸率低，性能優(yōu)化后屈服和屈強(qiáng)比降低明顯，延伸率明顯提高，抗拉略有降低，數(shù)值基本在上下限中間，整體性能改善。性能優(yōu)化后的產(chǎn)品用戶加工使用過程順利，沒出現(xiàn)變形不均或開裂現(xiàn)象，加工性能良好。

4 結(jié)語

采取溫度制度、負(fù)荷分配、冷卻模式、層流側(cè)噴角度等方面措施后，使焊瓶鋼性能綜合指標(biāo)顯著提高，屈服和屈強(qiáng)比降低明顯，延伸率明顯提高，抗拉略有降低，優(yōu)化后的產(chǎn)品加工性能良好，沒出現(xiàn)變形不均或開裂現(xiàn)象，表明所采取的工藝優(yōu)化措施可顯著提高焊瓶鋼產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：周 瓊）